JPH01300101A

JPH01300101A - ボイラ制御装置

Info

Publication number: JPH01300101A
Application number: JP13031988A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Oshima; 拓大島; Yukio Miyama; 幸穂深山
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1988-05-30
Filing date: 1988-05-30
Publication date: 1989-12-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はボイラ系統において、耐圧部の寿命消費を管理
しつつ、プラントを運用するに好適なボイラ制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

第４図は、従来のボイラ起動制御装置の系統図である。

第４図において、１はボイラ火炉炉壁を構成する水壁、
２はバーナ、３は水壁１へ給水を行なうボイラ給水ポン
プである。４は気水分散器であり、給水が水壁１で加熱
されることにより生じる気水混合物を蒸気と水分に分離
する。５は気水分離器４からの蒸気を加熱する過熱器、
６は給水ポンプ３からの給水を予熱する節炭器、７は発
電機に連結されるタービンである。８は過熱器５とター
ビン７との間に介在し、過熱器５からタービン７への蒸
気量を加減するタービン加減弁である。９は気水分離器
４からの蒸気をコンデンサ等へ逃がす過熱器バイパス弁
である。この過熱器バイパス弁９は、起動時に低温の蒸
気が多量に過熱器５に流入して、過熱器５の出口の昇温
を妨げている場合に、そのような低温蒸気を逃がして過
熱器５の通過蒸気量を減少させ、過熱器５の出口蒸気温
度を上昇させる機能を有する。１０は過熱器５の出口か
らの発生蒸気をコンデンサ等へ逃がすタービンバイパス
弁である。このタービンバイパス弁１０は、当該発生蒸
気がタービン７に通気可能な程度まで昇温、昇圧してい
ない状態等でタービン加減弁８を全閉した場合、発生蒸
気を逃がす機能を有し、さらにタービン７へ通気後であ
っても、通気蒸気流量が少ない場合には、燃料投入量に
よる蒸気圧力制御が困難になるので、この領域において
発生蒸気を逃がすことにより蒸気圧力制御に寄与する機
能を有する。

１１は過熱器５からタービン７へ供給される蒸気の圧力
を検出する蒸気圧力検出器、１２は当該蒸気の目標とす
る圧力、即ち目標蒸気圧力を設定する蒸気圧力設定器、
１３は蒸気圧力設定器１２に設定された値と蒸気圧力検
出器１１で検出された値との差を演算する減算器である
。１４．１５は減算器１３で演算されて出力される圧力
偏差信号を比例積分する比例積分器である。１６は関数
発生器であり、蒸気圧力検出器１１で検出された値を入
力し、この値に対応した予め定められている値を出力す
る。この関数発生器１６からの出力信号は、蒸気圧力を
適圧とするためのタービンバイパス弁１０の開度を指令
する開度指令信号となる。１７は同じく蒸気圧力検出器
１１で検出された値を入力し、この値に対応した値を出
力する関数発生器である。この関数発生器１７からの出
力信号は、過熱器５の昇温を妨げる多量の低温蒸気を排
出するための過熱器バイパス弁９の開度を指令する開度
指令信号となる。１８は端子１８ａ。

１８ｂ及び切換片１８Ｃを備えた信号切換器であり、端
子１８ａは比例積分器１４に、端子１８ｂは関数発生器
１６に、切換片１８ｃはタービンバイパス弁１０にそれ
ぞれ接続されている。１９は商信号選択器であり、比例
積分器１５の出力信号と関数発生器１７の出力信号とを
比較して、大きな方の信号を過熱器バイパス弁９に出力
する。２０はバーナ２に対する燃料供給を制御する燃料
流量調節弁、２１はバーナの点火本数に合わせて燃料流
量調節弁２０の開度を設定する開度設定器である。

ここで、上記装置の動作を第５図ｆａ）〜（ｅ）に示す
タイムチャートを参照しながら説明する。第５図（ａ）
は時間経過に対する燃料投入量の変化、第５図（ｂ）は
時間経過に対する過熱器バイパス弁５の開度の変化、第
５図（Ｃ）は時間経過に対するタービンバイパス弁ｌＯ
の開度の変化、第５図＋ｄｌは時間経過に対する蒸気圧
力の変化、第５図ｆｅ）は時間経過に対する過熱器出口
蒸気温度の変化を示す。時刻ｔ０は点火時刻、時刻ｔ、
は昇圧完了時刻、時刻【２は昇温完了時刻、時刻ｔ、は
タービン通気時刻である。またＰ２は初期蒸気圧力値、
Ｐ、は昇圧目標値である。

時刻ｔ０における点火後、バーナ２の点火本数は段階的
に増加され、これに応じて開度設定器２１からの開度信
号により燃料流量調節弁２０の開度が制御され、燃料投
入量は第５図（ａ）に示すように段階的に増加する。一
方、信号切換器１８は蒸気圧力が昇圧目標値Ｐ、に達す
る以前には、その切換片１８ｃが端子１８ｂに切換えら
れた状態にある。したがって、タービンバイパス弁１０
の開度は、蒸気圧力検出器１１で検出される蒸気圧力が
昇圧目標値Ｐ１に達するまでは、その蒸気圧力に対応す
る関数発生器１６の出力により制御され、当該蒸気圧力
により一義的に決定される。関数発生器１６は目標値Ｐ
１への昇圧過程の蒸気圧力変化率が適当な値となるよう
設定される。

さらに、タービンバイパス弁１０は第５図（Ｃ）に示す
ように、昇圧完了点Ｐ、以降は信号切換器１８の切換片
１８Ｃが端子１８ａに切換えられ、比例積分器１４の信
号により増加する蒸気圧力を逃がすようにその開度が制
御される。また、蒸気圧力が低い間は蒸気の飽和温度が
低く、気水分離器４から低温の蒸気が供給されるため、
関数発生器１７の出力信号は過熱器バイパス弁９の開度
を大きくする信号となり、これにより低温の蒸気を逃が
し、過熱器５と通過する蒸気量を減らして過熱器５の出
口蒸気温度を上昇させる。蒸気圧力が昇圧目標値Ｐ１に
達した後には、前述のようにタービンバイパス弁１０の
開度は、蒸気圧力設定器１２に設定された昇圧目標値Ｐ
、と蒸気圧力検出器１１で検出された実際の蒸気圧力と
の圧力偏差信号を比例、積分した信号により、第５図（
Ｃ）に示すように制御される。

さらに、昇圧完了時刻ｔ１以後において、蒸気圧力がタ
ービンバイパス弁１０で逃がしきれないように高くなっ
た場合、比例積分器１５の出力信号も大きくなるので、
高信号選択器１９はその出力信号を選択し、過熱器バイ
パス弁９の開度を増加して蒸気を逃がし、蒸気圧力の上
昇を抑える。

熱応力については、その容器、配管の内外面のメタル温
度差に依存し、その肉厚が大であるほど、内部流体の温
度変化が急であるほど大となり、その寿命消費の面で厳
しい条件となる。この観点から過熱器出口ヘッダと気水
分離器（またはドラム）がボイラにおいて熱応力管理上
膜も注目すべき部位として知られている。このような部
位の発生熱応力を監視する必要性は良く知られ、従来ま
でに種々の熱応力測定法が開発されている。

これらの熱応力測定法のうち、正確さの点ては歪みゲー
ジを貼りつける方法等が優れているが、ボイラプラント
に恒常的に設置する手段としては、内部流体温度、圧力
等の計測信号を受けて熱応力を算出する方法が耐久力、
取り扱いの容易さの面で優れており、もっばらこの方法
が実用に供されている。

監視した熱応力を制御系へ反映させる構想としては第６
図に示す主蒸気温度予測適応制御がある。

これは従来の熱応力予測値に基づいて、将来の蒸気温度
予測値との偏差で燃料投入量を補正しようとする発想で
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上に説明した上記従来技術については、第６図に示す
構想も含めて、以下に挙げる問題点があり、その解決が
迫られている。以下この問題点を順に説明する。

＋１１第４図に示す従来装置では、最適の昇温１．昇圧
のパターンの設定が困難である。ここで、最適の昇温、
昇圧パターンとは、ボイラにおける厚肉部の熱応力発生
を抑えながら、昇温、昇圧を最短時間で行なう起動態様
という。ところで一般に、ボイラ装置において、最も重
要な厚肉部は過熱器５の出口ヘッダと気水分離器４　（
またはドラム）であるから、最適の昇温、昇圧パターン
とは、換言すれば過熱器５の出口ヘッダの熱応力に影響
を与える過熱器５の出口蒸気温度の変化率（以下、昇温
率という）と、気水分離器４　（またはドラム）の熱応
力に飽和温度変化を介して影響を与える蒸気圧力変化率
（以下、昇圧率という）とを、発生熱応力の抑制上許容
される変化率制限値いっばいに維持する態様であるとい
うことができる。

このような観点から前述の従来装置をみると、昇温率、
昇圧率は関数発生器１．６．１７の設定により調整され
るが、これらの設定は実缶の起動試験を繰り返す必要が
あって面倒である上、さらに起動の際、点火時刻ｔ０に
おける蒸気圧力（初期圧力）が調整実施と異なる蒸気圧
力である場合、計画の昇温率及び昇圧率からずれる事態
を生じる。

このようなずれの悪影響を防ぐため、従来装置における
関数発生器１６．１７は、どのような初期圧力の起動で
あっても、昇温、昇圧のどの過程であっても昇温率、昇
圧率がその制限値を越えないことを目安に設定される。

この結果、その昇温、昇圧パターンは最適の昇温、昇圧
パターンから大きく外れたものとなり、起動時間は最適
な昇温、昇圧を行なった場合と比べ、かなり長い時間と
なる。

（２）第４図に示す従来装置では、プラントの寿命管理
が困難である。前述のように、この装置においても熱応
力監視機能により起動過程の厚肉部発生熱応力を把握で
き、一連の起動・停止を終えた後その熱サイクルにおけ
る熱応力値の変化幅、継続時間より寿命消費を算出する
ことは可能である。

しかしながら、プラントの寿命管理の究極的な目的は、
起動、停止等のある一連の運用に対し、状況に応じて、
例えばある程度寿命消費を覚悟して急速な起動を要する
場合と、極力寿命消費を抑える起動を要する場合とで、
そのケースに合わせた寿命消費値どおりの起動を実現す
るよう運用方法を柔軟に使い分けることにある。

この観点で、従来装置はある運用を行なった事後にお戸
で寿命消費値を知ることを可能とするのみで、その都度
の起動等に際して寿命管理方針に従かった運用を実現す
るという要求に対しては全く無力である。

（３）前述した第６図に示す従来装置では、第４図に示
した装置に比較して、熱応力将来挙動を燃料投入量に反
映させる改善策が試みられている。しかし、この装置で
は熱応力予測制御の発想あるものの、前記第（２）項で
述べた状況に応じて割り当てられた寿命消費を実現する
柔軟な起動運用を実現するという機能は維持できない。

（４）第４図及び第６図の従来装置の共通の欠点として
起動損失の低減が困難である。前述のボイラ装置におい
て、ある与えられた昇温率、昇圧率で起動を行なう場合
、燃料流量調節弁２０を通過させる投入燃料量、過熱器
バイパス弁９の開度及びタービンバイパス弁１０の開度
の組合せは一義的に決まるものではない。即ち、例えば
多量の燃料をバーナ２に投入して、過熱器バイパス弁９
及びタービンバイパス弁ｌＯから多量の蒸気を抜き出す
組合せが存在する一方、その逆の組合せも存在するので
ある。これらの組合せのうちで、与えられた昇温率、昇
圧率を維持することができる３者の組合せが、同一起動
時間を達成する上で最も起動損失の少ない操作である。

しかしながら、従来装置では、過熱器バイパス弁９、タ
ービンバイパス弁１０及び燃料流調弁２０を協調して操
作する機能がないため、起動損失を低減させるには、開
度設定器２１、関数発生器１６゜１７をそれぞれ個別に
調整する以外に方法がない。

そして、実際上、これらを前述の最適な昇温率、昇圧率
を維持しつつ、しかも起動損失が最低になるように調整
することは、はとんど不可能に近いことである。

〔課題を解決するための手段〕

要するに本発明は、耐圧部内の流体の温度、当該耐圧部
の発生熱応力値を計測、算出もしくは推定する機能と、
耐圧部内の流体の温度もしくは温度変化率を制御する機
能を有するボイラにおいて、発生熱応力極大値と当該熱
サイクル完了後の寿命消費値の関係式から、ある寿命消
費値を割り当てられた起動運用について発生熱応力極大
値を算出し、少なくとも蒸気温度変化率と熱応力極大値
とを入力データとするファジィ推論機能を内蔵した流体
温度変化率推定部により流体温度変化率を推定し、これ
を目標値として流体温度の変化率を制御することにより
、前記した問題点は解決したものである。

〔発明の背景〕

本発明において、流体温度変化率と熱応力極大値の関係
、熱応力極大値と熱サイクルにおける寿命消費値の関係
の把握がポイントとなる。ところで、前者は流体温度の
変化があった後、熱応力が極大に達するまでに熱容量、
熱伝導当に起因する大きな遅れがあるし、後者は本質的
に一つの熱サイクルが完了してこの履歴を考慮しないと
求められない。従ってこれらの関係式を物理的法則に基
づいて連立微分方程式等で記述する（物理モデル）方式
で取り扱うことは非常に繁雑かつ困難である。

一方で、これらの関係式を応用する立場で考えると、プ
ラントの起動はその耐用期間中に千回のオーダーに達す
るのが通例であるから、熱応力極大値と一熱サイクル後
の寿命消費値との関係式は平均として正確であればよく
、個々のケースの不確実な要因になる誤差の影響は、回
を重ねる毎に打ち消し合っていく性質のものであれば問
題にしなくてよい。このような立場の応用には実績デー
タの蓄積から関係式を求める（統計モデル）方式が最適
である。

統計モデルの手法については、本出願人が提案した「ボ
イラ制御装置」　（特願昭６１−２６２７８１号）に、
また熱応力極大値より寿命評価を行う手法についても、
本出願人が提案した「ボイラ負荷制御装置」　（特願昭
５８−１１６２０１号、特開昭６０−１１００２号）の
明細書中に詳述しであるのでここでは省略するが、その
当然の帰結として熱応力極大値と一熱サイクル完了後の
寿命消費量とには強い相間関係があり、それらを統計的
関係式で調整することの妥当性が裏付けられている。

また流体温度変化率と熱応力極大値との関係は、熱応力
極大値が求まれば一義的に流体温度変化率が決まるもの
ではなく、例えば起動スケジュールからの遅れ、プロッ
ベン防止あるいはタービン熱応力からの制約といった多
くの制約条件があり、これらの条件の優先度を考慮し、
かつ熟練オペレータの勘や経験に基づいた制御を実現す
るには、ファジィ推論を用いるのが最適である。

ファジィ理論について、その考え方を以下簡単に述べる
。尚、ファジィ理論に関しては、寺野はか「ファジィシ
ステム入門」オーム社、１９８７年等に詳しく述べられ
ている。

ファジィ　（あいまい）理論は、熟練オペレータの勘や
経験によるあいまいな判断手法（もし・・・・・・なら
ば・・・・・・を・・・・・・せよ）を制御規則という
形（ＩＰ・・・・・・ＴＨＥＮ・・・・・・）で記述す
ることができ、かつあいまいな判断状況を制御演算に取
り込むことが容易という特長がある。

そして、ファジィ理論はファジィ集合論に基づき、この
集合に属する程度をメンバーシップ関数で表した要素の
集まりで表現する。このメンバーシップ関数はＯから１
までの値をとり、その値をその集合に属する「度合（グ
レード）」と呼ぶ。

このグレードとあいまいさの程度を対応させる（１のと
き完全にあてはまり、Ｏのとき完全にあてはまらない）
ことにより、境界をぼやがした表現が可能となる。メン
バーシップ関数は、第６図に示すように三角形を基本と
する。この三角形のパラメータＰ　Ｉｎ　Ｐ　２＋　Ｐ
　３の３点の値を決めることにより、入力データのもつ
あいまいな概念を表現する。そして、ファジィ推論では
メンバーシップ関数により入力データの適合度を推論す
る。例えば、「もし、すいかをたたいて音が良ければ、
そのすいかの味は良い。」「このすいかをたたくと非常に良い音がする。」「した
がって、このすいかの味は大変良いだろう。」制御規則
と呼ぶ第１文に基づいて第３文を求めるのがファジィ推
論である。すいかをたたいた時の音が入力データであり
、良い、非常に良いなどをファジィ変数と呼び、メンバ
ーシップ関数で決定のための基準を表わす。すいかの音
を聞いて入力すると制御規則の条件に表われるファジィ
変数に対応したメンバーシップ関数でその適合度が定ま
り、実行の有効度が得られる。

つまり、各入力データ（例えば耐圧部の熱応力極大値、
起動スケジュールからの遅れ時間等）に対応したメンバ
ーシップ関数での適合度により、各制約条件の有効度あ
るいは優先度が得られ、熟練オペレータの勘や経験に基
づいた制御規則により、Ｐ練オペレータあるいは蓄積さ
れた実績データの多くの情報に基づいた制御動作を実現
できる。

更に第８図により本件出願に先行して提案したボイラの
制御系統図に基づいてより具体的に説明する。

５１はプラント６２からの蒸気温度、蒸気圧力、起動ス
ケジュールからの遅れ時間、熱応力等の計測信号６３を
入力し、蒸気温度変化率実績値５２と厚肉部の熱応力極
大実績値５３を算出する第１の手段である算出部である
。５８は熱応力極大実績値５３を受けて一熱サイクルの
完了後、寿命消費実績値を算出する第２の手段である寿
命消費量算出部である。６５は熱応力極大実績値５３、
寿命消費値６４を保存するデータベース。

６８は当該起動に割当てられた寿命消費量指令６７を受
け、データベース６５のデータ信号６６を参照して寿命
消費量指令６７に対応する熱応力極大制限値５７を算出
する熱応力極大制限値算出部であって、前記データベー
ス６５、熱応力極大制限値算出部６８を合わせて第３の
手段となる。

５４．５５．５６は情報６３．５２．５３のデータをメ
ンバーシップ関数により評価を行なうデータ評価部、７
０は各データ評価部５４，５５゜５６の評価情報と制御
規則６９とでファジィ推論を行なう推論部、７１は推論
部７０で推論された結果に基づいて昇温率／昇圧率の目
標値を算出する昇温率／昇圧率目標値算出部であって、
データ評価部５４，５５，５６、制御規則６９、推論部
７０、算出部７１を合わせて第４の手段となる。

６０は昇温率／昇圧率目標値５９、プラント計測信号６
３を受けて弁開度等の操作信号６１を算出する第５の手
段となる操作量算出部であり、６２は制御対象のプラン
トであって、操作量算出部６０、プラント６２の部分は
第２図に詳細を示す。

第９図の２５は過熱器５からの蒸気温度を検出する蒸気
温度検出器である。２６は昇圧目標値設定器、２７は昇
温完了時における過熱器５の出口蒸気温度を設定する昇
温目標値設定器である。２８は気水分離器４の厚肉部の
熱応力を抑制するための飽和温度変化率制限値を設定す
る飽和温度変化率制限値設定器、２９は過熱器５の出口
ヘッダの厚肉部の熱応力を抑制するための昇温率制限値
を設定する昇温率制限値設定器である。３０は変化率目
標値演算装置であり、蒸気圧力検出器１１および蒸気温
度検出器２５の検出値、各設定器２６゜２７．２８．２
９で設定された各設定値を入力し、これらの値に基づい
て所定の演算、制御を行なって得られた昇温率目標値信
号ａおよび昇圧率目標値信号すを出力する。３１は最適
操作量演算装置であり、蒸気圧力検出器１１および蒸気
温度検出器２５の検出値と、変化率目標値演算装置３０
で与えられた昇温率目標値信号ａおよび昇圧率目標値信
号すとに基づき、かつ所定の数式に従って演算、制御を
行ない、その結果得られた燃料流ｉｔ調節弁開度指令信
号Ｃ２、過熱器バイパス弁開度指令信号ｄ２、およびタ
ービンバイパス弁開度指令信号ｅ２を出力する。

３５は蒸気圧力検出器１１の検出値を入力して、これを
微分し、実際の昇圧率を演算する微分器、３３は微分器
３５で得られた昇圧率と昇圧率目標値信号ａとを比較し
、その偏差である昇圧率偏差信号ｆを出力する減算器で
ある。また、３６は蒸気温度検出器２５の検出値を入力
して、これを微分し、実際の昇温率を演算する微分器、
３４は微分器３６で得られた昇温率と昇温率目標値信号
すとを比較し、その偏差である昇温率偏差信号ｇを出力
する減算器である。３２は補正操作量演算装置であり、
さきに入力した最適操作量演算装置３１からの各開度指
令信号ｃ！＋　ｄ２＋　ｅ２を偏差信号ｆ、ｇに基づき
所定の演算、“制御により補正し、補正された開度指令
信号ｃＺ’＋　　ｄ２’、ｅｚ’を出力する。

前記第１の手段の作用は、プラント計測信号を取り込み
、耐圧部内部流体条件より流体−耐圧部メタル間の熱伝
達、耐圧部メタル内の温度分布、軸、半径、接続方向の
熱応力成分を算出することである。

前記第２の手段の作用は、耐圧部内部の流体温度がある
着目点（通常は停止時の条件をとる）がら変化し、再び
着目点の値に復帰する一熱サイクル（通常は起動−負荷
運用−停止の区間）において、第１の手段により算出し
た熱応力の３成分の差（主応力差）の変化幅（正の極大
と負の極大の差）より当該部位の疲労による寿命消費を
、３成分の二乗和の平方根（相当応力）の極大値とその
後の時間経過でのクリープによる寿命消費を算出し、両
者の和により当該部位にかかる一熱サイクル中の寿命消
費を算出することである。

第１の手段、第２の手段の作用の詳細は前述したように
既公開の特１ｔＪｉ５７−２２３９３９号、特開昭５９
−１１５９０１号［ボイラ応力監視装置」、特願５８−
１１６２０１号、特開昭６０−１１００２号「ボイラ負
荷制御装置」明細書中および日立評論誌第６５巻６号ｐ
３９１ｒボイラ熱応力監視装置」中に詳述されている。

前記第３の手段は、データベース６５に保存されたデー
タを用いて、既提出の特願昭６１−２６２７８１号「ボ
イラ制御装置」明細書中に明記されているｆｉ１式のパ
ラメータｂ０．ｂ、を決定する。本実施例は、（１１式
のｙを知ってＸを求める場合に相当し、求めたパラメー
タを第３の手段でそれぞれｂ３゜。

ｂ３１（添字の左側が手段を示す）と与えれば下式の作
用を行なうことになる。

前記第４の手段の作用は、プラント計測信号６３や第１
および第３の手段によって求めに蒸気温度変化率実績値
５２とよび熱応力極大制限値５７より昇温率／昇圧率目
標値を算出する作用を有するが、その詳細図を第３図に
示す。昇温率／昇圧率の目標値を算出するためには、流
体温度の変動に対し、熱応力が極大に達するまでに熱容
量、熱伝導等に起因する大きな遅れがあるため、予測制
御が必要である。

ここで述べる方法は、起動スケジュールからの遅れ時間
６３、蒸気温度変化率実績値５２および熱応力極大制限
値５７から昇温率／昇圧率の目標値５９を予測するもの
であるが、他にもタービン側熱応力あるいはプロツペン
対策としての気水分離器の入口側流体温度等のデータを
入力することも考えられる。図中の５４は起動スケジュ
ール評価部、５５は昇温率評価部、５６は熱応力極大値
評価部、７０は推論部、７１は昇温率／昇圧率目標値算
出部、６９は１）と２）は目標値５９の推論を行なうた
めの制御規則の例であり、１）：遅れ時間が少し遅れて
（ＮＳ）おり、昇温率が中位（ＰＭ）で、熱応力Ｐ極大
制限値が小さい（ＰＳ）ならば、昇温率（ΔＴ）を中位（ＰＭ）に、昇圧率（ΔＰ）を小さく　
　（ＰＳ）にせよ。

２）：昇温率が小さく（ＰＳ）、熱応力極大制限値が中
位（ＰＭ）ならば、昇温率くΔＴ）を太きく（ＰＢ）、
昇圧率（ΔＰ）を中位（ＰＭ）にせよ。

という規則を表わしている。制御規則は、ある状況のと
き出口をどうするかをあらかじめ定めたもの（図中評価
部５４，５５．５６のメンバーシップ関数）である。今
、入力６３，５２．５７がそれぞれｍ、、ｍｇ、ｍ、で
あったとすると、制御規制６９の１）の規則によりｍ、
＝Ｎｓ、ｍｚ　＝ＰＭ。

ｍ３＝ＰＳという命題のあてはまる度合（グレード）は
、それぞれのメンバーシップ関数から０．８゜０．２，
０．５となる。この制御規則の出力に対するファジィ変
数でる昇温率／昇圧率目標値（ΔＴ。

ΔＰ）は推論部７０内の右側のメンバーシップ関数であ
るので、全体を０．２倍して斜線部分が得られる。いわ
ば、安全係数をかけて、より安全な制御を行なうことに
相当する。また、推論部７０において、命題のあてはま
る度合の平均をとってファジィ変数（ΔＴ、ΔＰ）の値
を求めることも考えられ、これはその制御方式（制御規
則の優先度、確信度）によって決定すれば良い。同様に
、制御規則６９の２）の規則から、ファジィ変数（ΔＴ
。

ΔＰ）は推論部７０内の２）の斜線部分を選択する。

各制御規則に対する結論は、ファジィ制御の場合、推論
合成剤が多く用いられ、その合成するための出力のファ
ジィ集合の和演算を行なった結果が昇温率／昇圧率目標
値算出部７１の２つのメンバーシップ関数であり、推論
値は目標値を示すメンバーシップ関数の面積を２等分す
るところとして、それぞれｍＴ、ｍ、が求まる。

前記第５の手段は、第４の手段による昇温率／昇圧率目
標値５９を受けるが、本信号は寿命管理対象部位毎に必
要であり、本例では過熱器５出ロヘツダ、気水分離器４
について算出を行なう。第５の手段の動作は、「ボイラ
起動制御装置」　（特願昭５９−１４５９３２号、特開
昭６１−２４９０５号）の明細書中に述べた通りであっ
て、プラントの状態に応じて、信号５９により与えられ
た昇温率／昇圧率目標値制限許容範囲内の最短時間起動
を燃料投入量最低の条件下で弁開度等のプラント操作量
（最適操作量）を算出することにより起動制御を行なう
。

さらに、第５の手段の最適操作量算出精度を向上させる
ために、パラメータ適応制御機能をもつ「ボイラ起動制
御装置」　（特願昭６０−２８２０４２号、特開昭６２
−１４１４０３号）を用いてもよい。

以上の従来技術では、予め設定された定時間内の起動に
おいて、ボイラに熱応力が発生している最中にファジィ
理論を用いた制御により高効率に起動運用することは可
能であるが、起動完了予定時間の要求が変化した場合の
対応が困難である。

また、要求に応じである操作を実施した場合、その操作
後に状態がどのように変化するかを定量的に把握するこ
とは困難であり、安全性への配慮が十分であるとは言い
難い。

本発明はこれら従来技術の問題点及び、前記発明の背景
の項において述べた技術でき課題に基づき構成したもの
であり、ファジィ推論機能をもちいて演算された蒸気温
度変化率を達成する操作を実施した場合、この操作実施
後のシミュレーション結果を画面装置に表示することに
より、この操作子の状態変化を定量的に把握することが
できる。

またシミュレーション結果が満足されない場合には、プ
ラント制御部へ制御停止信号を出力すると共に、ファジ
ィ推論制御規則変更信号により要因変化に対応した結果
を得ることができ、かつ安全性も十分考慮した制御を可
能にするよう構成したボイラ制御装置である。

〔実施列〕

以下本発明の実施例を図面を参考に具体的に説明する。

第１図において、６３はプラント６２からの蒸気温度、
蒸気圧力、熱応力などの計測信号であり、これらの情報
を受けて寿命消費量算出部５８により１熱サイクル完了
後、寿命消費量を算出する。

６８はこの寿命消費量算出部５８からの寿命消費値６４
を湿気て熱応力極大制限値５７を算出する熱応力極大制
限算出部である。８０は熱応力極大制限値５７とプラン
トの計測信号６３を受けてファジィ推論機能を用いて蒸
気温度変化率の目標値５９を操作量算出ぶ６０に転送す
る。操作量算出部６０で算出された操作量信号６１は制
御部８１を経て制御信号８２によりプラント６２を制御
する。また、操作量算出部６０からの操作量信号６１は
シミュレーションぶ８３へ転送され、制御規則変更信号
８５が蒸気温度変化率算出部へ、また制御停止信号８４
が制御部８１に送られる。

第２図はシミュレーション部８３の詳細な構成を示す。

シミュレーション部８３の構成はプラントの計測信号６
３及び操作量信号６１が各々プラントデータファイル９
０及び操作量データファイル９１をへてシミュレータ９
２へ転送され、キーボード９４の操作量により、パラメ
ータメニューファイル９５からパラメータを選択し、シ
ミュレータ９２でシミュレーションした結果を画面表示
装置９６でトレンドグラフを表示する。またキーボード
９４の操作により、制御停止信号８４及び制御規則変更
信号８５がそれぞれ制御部８１及び蒸気温度変化率算出
部８０へ転送する。

次にこのシミュレーション部８３０作用にいて説明する
。プラントデータファイル９０及び操作量データファイ
ル９１はプラントの計測信号６３及び操作量６１を記憶
しておくファイルであり、キーボード９４からのシミュ
レーション要求のあった場合に、シミュレータ９２に必
要なデータを採り込まれる。またパラメータメニューフ
ァイル９５は、第３図に示すような表示画面を各々のプ
ラント状態に応じて自由に選択できるように複数用意し
ておき、最も適したパラメータ（たとえば熱応力値、蒸
気温度、蒸気圧等）でシミュレーション可能なようにす
る。また第３図に示すヨウニ、プラントのシミュレーシ
ョン結果（トレンドグラフ）は、現時点以前の実績値と
予測言値とを同一グラフに表示できるようにすることに
よって、運転員にプラントの推移を定量的に把握できる
ようにすることが可能となる。

ボイラ起動運用中に起動完了予定時間等の要求が変化し
た場合には、例えば寿命消費量を８０％から９０％に変
更し、蒸気温度変化率制限値を上昇させる）させる等、
キーボード９４からシミュレータ９２を経て制御規則変
更信号８５により蒸気温度変化率算出部８０内のファジ
ィ推論用制御規則を変更し、要求変化に対応した結果が
得られるまでシミュレーションを繰り返す。このうにし
て要求変化に対応したシミュレーションけっか得られる
まで、シミュレータ９２から制御停止信号８４を制御部
８１に出力することによりプラントの制御を現状維持に
し、要求変化に応じた新たな操作量信号６１が得られる
まで制御停止信号８４を加除しないようにする。此の機
能により、運転要求が変化した場合でも対応が可能とな
り、かつ安全性を十分に考慮した制御が可能となる。

〔効果〕

本発明は蒸気温度変化率算出部内のファジィ推論用制御
規則を変更し、その変更に基づいた操作量により再度シ
ミュレーションするよう構成したので、次の効果を発揮
することができる。

（１１厚肉部の発生熱応力を制限値内に抑制するに必要
な昇温率／昇圧率をプラントの状況に応じて把握可能で
ある。

（２）任意に与えた厚肉部の寿命消費許容値内の起動を
行なうに必要な発生熱応力の許容値をプラントの状況に
応じて把握可能である。

（３）前記ｆｌ）の昇温率／昇圧率の目標（制限）値の
算出部にファジィ　（あいまい）推論機能を内蔵するこ
とにより、多くの制約条件の優先度あるいは有効度を考
慮可能であり、耐圧部の寿命消費を管理しつつ、プラン
トの制御、運用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の実施例に係るボイラ制
御装置の系統図、第３図は画像表示装置の表示例を示す
図、第４図は従来のボイラ制御装置の系統図、第５図は
従来のボイラ制御装置のタイミングチャート、第６図は
従来のボイラの制御を示す制御概念図、第７図はファジ
ィ変数を決めるメンバーシップ関数の基本形示す図、第
８図及び第９図は従来のボイラ制御装置の制御系統図、
第１０図は第８図に示す制御装置の制御手段の詳細図で
ある。５１・・・・・・算出部、５４〜５６・・・・・・デー
タ評価部、５８・・・・・・寿命消費量算出部、６０・
・・・・・操作量算出部、６２・・・・・・プラント、
６５・・・・・・データベース、６８・・・・・・熱応
力極大制限値算出部、７０・・・・・・准論第１図第２図第３図第４図第５図１０Ｉ＋　　！２　１３　　　　　ｐｑ第６図第７図計５目ワイｔ」第９図

Claims

【特許請求の範囲】

　耐圧部に接する内部流体の温度変化率と耐圧部の発生
熱応力値を演算する第１の演算部と、その第１の演算部
からのデータに基づいて発生熱応力極大値を演算する第
２の演算部と、少なくとも、前記第１の演算部によつて
求められた流体温度変化率と、第２の演算部によつて求
められた発生熱応力極大値とを入力データとして、発生
熱応力極大値以下に耐圧部を維持するために必要な流体
温度変化率の目標制御値を演算する第３の演算部と、前
記流体が耐圧部に与える熱量を制御する制御手段とを備
え、前記第３の演算部で設定された目標値に合うように
前記制御手段を動作させるように構成されていることを
特徴とするボイラ制御装置。